基于产品开发的菊苣生物活性研究进展

李敏洁 ，魏 霞*，刘 娜，耿 雪，崔玉花，林永强

（1. 山东中医药大学 药学院，山东 济南 250355；2. 山东省食品药品检验研究院，山东 济南 250100）

菊苣（Cichorii Herba）为菊科菊苣属多年生草本植物。2002年3月5日卫生部公布《关于进一步规范保健食品原料管理的通知》中将菊苣列入既是食品又是药品的物品名单中。研究发现菊苣含多糖、萜类、酚酸、黄酮、香豆素类等成分，可用作咖啡的替代品，具有利尿消肿的作用，其提取物菊粉可用于替代油脂[1]。作为中药材，菊苣为菊科（Compositae）植物毛菊苣（Cichorium glandulosumBoiss.etHuet）或菊苣（Cichorium intybusL.）的干燥地上部分或根，收录于《中国药典》2020年版一部[2]和《新疆中草药手册》[3]，具有清肝利胆、健胃消食、利尿消肿功效[4]。

菊苣作为具有多种功效的食药两用植物具有很好的开发前景。2009年上市的葆纤牌菊苣枳实片（丹麦产）主要作用成分为膳食纤维和总黄酮，具有减肥的保健功效；2020年获批的昇生源牌黄芪菊苣枸杞子胶囊（国产）主要作用成分为粗多糖，具有增强机体免疫力的保健功效。本文对菊苣化学成分、生物活性研究进展和专利申请情况进行综述，以期为菊苣的新产品开发提供思路。

1 菊苣的化学成分

菊苣含多糖类、萜类、酚酸类、黄酮类、香豆素类、苯丙素类等多种化学成分。

1.1 多糖类

菊苣多糖又称菊粉，在菊苣的种子（39 %）、茎（34 %）、叶（29 %）、根（28 %）中均有分布[5]，是菊苣中的主要成分。菊粉是贮存多糖，主要由1 个线性的以C-2→1 位连接的β-D-呋喃果糖单元和终端为C-1→2 位连接的α-D-吡喃葡萄糖的果聚糖聚合而成[6]，聚合度在2～60之间。菊苣多糖中的糖苷键为β-2, 1糖苷键，可抵抗人类消化酶的水解和小肠的吸收，不会转化为葡萄糖，且具有甜味，可用作食品添加剂使餐后血糖上升速度减慢；菊苣多糖不在小肠中消化但会在结肠中发酵，因此可作为膳食纤维，具有一定的保健价值[7]。菊苣多糖已被世界40多个国家批准为营养补充剂[8]。

1.2 萜类

萜类在菊苣全草（根、茎、叶、种子）中均有分布[1]。菊苣中所含萜类化合物主要是三萜和倍半萜，三萜类化合物主要有乙酸降香萜烯醇酯、α-香树脂醇、蒲公英萜酮、蒲公英甾醇[9]、β-谷甾醇[4]；倍半萜化合物主要为愈创木内酯，包括山莴苣素、山莴苣苦素[10]、吉马兰内酯和桉烷内酯[7]，是菊苣苦味的主要原因。

1.3 酚酸类

酚酸类主要分布于菊苣的根部[1]。有研究发现菊苣酸在菊苣全草（根、茎、叶、种子）中含量均较为稳定，各部位之间不存在明显差异[11]。此外，菊苣中还含单咖啡酰酒石酸、3, 5-二咖啡酰奎宁酸和 4, 5-二咖啡酰奎宁酸[12]。菊苣可作为咖啡的替代品主要原因是菊苣中含酚酸类物质，包括菊苣酸、咖啡酸、绿原酸、异绿原酸A、异绿原酸B等[13-14]。

1.4 黄酮类

黄酮类主要分布于菊苣的根和种子中[1]，包括黄酮类和黄酮醇类[6]。主要有芹菜素[6]、山奈酚[6]、木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷[15]、木犀草素[15]、芦丁[16]、槲皮苷[16]等。骆旭东等[16]使用高效液相色谱（HPLC）从菊苣根及菊苣种子中均测定出芦丁和槲皮苷，且种子中芦丁和槲皮苷的含量大于根。娄猛猛等[15]使用HPLC检测出菊苣全草中含木犀草素-7-O-β-D-葡萄糖苷、木犀草素。

1.5 香豆素类

菊苣中的香豆素类主要有秦皮甲素和秦皮乙素。研究发现秦皮甲素和秦皮乙素均有保肝作用[15]，且菊苣种子中的含量大于菊苣根中的含量[16]。罗嫄等[17]研究表明，秦皮甲素和秦皮乙素以甲醇为溶剂提取效果最佳。此外，菊苣中含有的香豆素类还包括马栗树皮素、马栗树皮苷、野莴苣苷、香豆素、7-甲氧基香豆素[18]。除香豆素外，菊苣中还含其他苯丙素类和木脂素类化合物，如伞形花内酯、东莨菪内酯[6]、(7S, 8R)-3’-去甲基-去氢二松柏醇-3’-O-β-吡喃葡萄糖苷[12]。

2 生物活性和保健作用

2.1 增强免疫力

菊苣对机体免疫能力的调节是一项重要的保健功能。吴雨龙等[19]发现，菊苣中的菊苣多糖能显著提高环磷酰胺造成免疫抑制小鼠的红细胞和白细胞水平，菊苣多糖灌胃剂量为300 mg/kg时可显著改善小鼠免疫器官萎缩，增加小鼠胸腺指数，灌胃剂量为300 mg/kg和200 mg/kg时可提高免疫抑制小鼠的脾脏指数。Kiranjeet等[20]对慢性束缚应激所致的小鼠免疫力下降进行研究，结果发现菊苣中的菊苣酸可促进小鼠T淋巴细胞和B淋巴细胞增殖，菊苣酸灌胃剂量为1 mg/kg时效果最佳，对T细胞的效果相对更加明显。菊苣酸可增加约束应激小鼠的CD3、CD4、CD8 T细胞数量，同时，菊苣酸通过增加CD28、CD80、CD86的表达来激活T细胞，同样以灌胃剂量为1 mg/kg时效果最佳。上述研究表明，菊苣酚酸和多糖类物质具有增强机体免疫的活性，但菊苣味苦，含水量较高，利用率较低等因素影响菊苣的实际开发。武炜等[21]发现，菊苣根超微粉碎可有效解决上述问题，使菊苣中的有效成分得以保留的同时促进有效成分菊苣多糖、菊苣酸等的释放和利用，效果高于同等剂量的粗粉。

2.2 对胃肠功能的调节作用

2.2.1 调节肠道菌群 Marion等[22]对喂饲G12和G35基因型烤菊苣根的小鼠粪便进行16S rRNA测序，并对粪便中的菌落进行香农指数（shannon index，SI）的量化，结果发现治疗30 d后饲喂G35基因型菊苣根的小鼠粪便SI有显著降低，治疗35 d后饲喂G12基因型菊苣根小鼠和饲喂G35基因型菊苣根小鼠的粪便都保持了较低的SI水平，说明烤菊苣根治疗可影响肠内的微生物群落。此外，G35基因型处理后粪便中厚壁菌门（Firmicutes，F）的相对丰度有显著降低，拟杆菌门（Bacteroidetes，B）的相对丰度则显著增加，因此，G35处理的小鼠粪便中F/B比率更低，而F/B比率降低有益于体重下降。G12基因型处理后厚壁菌门和拟杆菌门的变化不明显。

Raylene 等[23]研究菊苣根菊粉型果聚糖（inulin-type fructosan，ITF）对习惯性低膳食纤维摄入的健康成人肠道微生物群的影响，通过对胃肠道菌群分析发现，食用ITF后肠道中的微生物组成发生了明显变化，双歧杆菌等益生菌以剂量依赖性显著增加。Mensiena等[24]对社区老年人进行双盲安慰剂对照人类饮食干预试验，并对粪便中的微生物进行16S rRNA测序，结果发现每天摄入8 g菊苣长链菊粉可增加微生物多样性，在菊粉组中发现了两种额外的双歧杆菌物种：角双歧杆菌和反刍双歧杆菌，对改善肠道功能有益。

2.2.2 通便、抑制摄食 Antje等[25]对健康便秘患者进行临床试验，结果发现在服用菊苣中提取的菊粉后，菊苣中的膳食纤维菊粉在小肠中不消化，而是在结肠中发酵，进而产生短链脂肪酸、乳酸和气体，刺激肠道运动使大便变软，促进排泄，改善肠道功能。Marion等[22]将G12和G35基因型的烤菊苣根行体外模拟胃肠消化（SGID）试验，将依SGID预消化处理和未消化处理的烤菊苣根与小鼠肠内分泌细胞（STC-1）共同孵育，结果发现，两种基因型的烤菊苣根在行SGID 之前和之后都会刺激STC-1细胞胆囊收缩素（CCK）的释放增加，CCK有增加饱腹感抑制摄食的作用。1 % G35基因型烤菊苣行SGID后促进CCK释放作用更加明显。

2.3 维持血糖健康水平

II型糖尿病（T2DM）是目前困扰人们的重大疾病之一，其发病率也在逐年提高。T2DM形成的原因主要是胰岛素抵抗或胰岛素缺乏，菊苣则可通过促进胰岛素释放，增敏胰岛素受体来调节血糖。Karine等[26]发现天然菊苣酸乙醇提取物可显著提高L6细胞的基础葡萄糖摄取，推测天然菊苣酸提取物具有胰岛素增敏作用，同时天然菊苣酸预处理的L6细胞在面对氧化应激时存活率更高，天然菊苣酸提取物表现出清除自由基的能力。糖尿病模型大鼠腹腔注射15 mg/kg天然菊苣酸提取物可显著降低血糖并使血糖稳定。Chong等[27]发现菊苣菊粉可增加小鼠成肌细胞（C2C12）和人肝细胞株（HepG2）细胞的葡萄糖摄取。体内试验表明，菊苣菊粉治疗8周后，T2DM大鼠骨骼肌和肝脏中磷酸化胰岛素受体底物（p-IRS）水平升高，磷酸化氨基末端蛋白激酶（p-JNK）和磷酸化p38 丝裂原活化蛋白激酶（p-P38 MAKP）水平降低，表明菊苣通过抑制细胞中JNK和MAPK通路来降低血糖。Abdolreza等[28]对早期和晚期糖尿病大鼠注射菊苣籽提取物，在28 d的治疗时间中，菊苣可预防糖尿病早期和晚期的过度体重减轻及抵抗空腹血糖的过度增加。糖耐量试验发现菊苣对早期糖尿病大鼠具有更明显的效果，糖尿病早期胰岛β细胞仍然会分泌胰岛素，推测菊苣发挥了胰岛素增敏的作用。

Marion等[22]研究发现烤菊苣以浓度依赖性的方式促进胰高血糖素样肽-1 （GLP-1）的分泌，进而促进胰岛β细胞分泌胰岛素。Helen等[29]使用菊苣中的菊粉型果聚糖替代食物中的蔗糖，对18～60岁之间的健康男性和女性成年人进行随机双盲交叉试验，结果发现与摄入全糖酸奶相比，摄入菊苣型低聚果糖酸奶后，餐后血糖浓度、峰值血糖浓度降低，餐后胰岛素浓度和峰值胰岛素浓度也降低；摄入菊粉代替蔗糖的果冻后餐后血糖浓度、峰值血糖浓度、餐后分泌的胰岛素和峰值胰岛素浓度也有明显降低。Mahdieh等[30]发现在进行菊苣干预后，女性II型糖尿病患者血清空腹血糖（FSG）、糖化血红蛋白（Hb A1c）、AST和ALP浓度显著降低。

2.4 排铅作用

研究发现，菊苣中的菊苣多糖具有良好的排铅功效。Rehab等[31]对氧化铅纳米颗粒诱导铅中毒大鼠模型给予菊苣果实水醇提取物（CFE）进行治疗，结果发现，CFE治疗可显著调节由氧化铅纳米颗粒引起的心脏生物标志物乳酸脱氢酶 （LDH）、肌酸激酶 （CK） 和肌酸激酶MB （CK-MB）的升高；同时，CFE治疗可调节氧化铅纳米颗粒诱导的硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）升高和氧化铅纳米颗粒诱导的还原型谷胱甘肽 （GSH）、超氧化物歧化酶 （SOD） 和过氧化氢酶 （CAT） 水平降低。对大鼠心肌细胞进行HE染色，发现CFE治疗可显著改善氧化铅纳米颗粒导致的中度组织损伤、轻度心肌肥大、肌原纤维结构疏水性改变和白细胞浸润。有研究发现，Pb2+通过产生 ROS 诱导细胞氧化应激是Pb2+毒性的重要机制[32]。Mu等[33]将BV-2小胶质细胞分别单独暴露在Pb2+和共同暴露在Pb2+、菊苣酸中48 h，结果发现，与菊苣酸共培养，细胞活力从约 70 %（仅暴露于 Pb2+）提高至约85 %，细胞的存活数量也有提高，作用呈浓度依赖性；菊苣酸可抑制Pb2+导致的ROS含量和TNF-α浓度增加。此外，该研究验证了菊苣酸对Pb2+毒性作用下斑马鱼胚胎的保护作用：菊苣酸可显著降低Pb2+导致的死亡率和畸形率，菊苣酸剂量10 μl时死亡率和畸形率分别为约11 %左右和28 %，剂量为20 μl时死亡率和畸形率分别为2 %和20 %，作用呈剂量依赖性。

3 菊苣食品专利申请情况

登录国家知识产权局专利检索与分析平台进行专利检索，设置公告日期为20120101：20220418，菊苣保健食品的专利项目共117项，加入资料库共105项，导出到Excel进行分析。

3.1 菊苣食品专利申请趋势分析

从2012年1月1日至2022年4月18日菊苣食品相关专利与菊苣保健食品相关专利申请数量趋势见图1，整体上菊苣食品与菊苣保健食品专利申请趋势相似。2017年菊苣食品申请数量最多，达到36项，之后的两年稍有下降，但2020年又稍有上升；2014，2017，2018年菊苣保健食品专利申请的项目最多，均为18项，但未出现较明显的峰值，说明对菊苣保健食品方面的研究还有待深入开发。

图1 菊苣专利各年度申请情况

3.2 菊苣食品专利类别分析

检索菊苣食品保健品专利并对其生物活性进一步分析发现，对菊苣调节胃肠功能的作用开发数目最多，共27项，占比31.40 %，其次是降血糖、降血脂的作用，共16项，占比18.60 %，见图2。

图2 菊苣保健品功能类别分布

4 菊苣食品组方及剂型

4.1 菊苣组方

大部分的菊苣类保健食品都是由两种及以上的复方组成，从而达到提高安全性和增强生物活性的作用。菊苣主要与栀子、菊花、葛根、金银花、番红花、枸杞等药食两用物质配伍。对以菊苣为主要原料的保健食品专利中菊苣的组方及功能进一步分析，见表1。

表1 菊苣保健品组方分析

栀子苦凉，可抑制邪火缓解内热，药理研究表明栀子具有降血糖、降血脂、保肝利胆等作用；菊花为辛凉解表药，药理研究表明菊花具有降血压、降胆固醇等功效；葛根味甘辛，性凉，药理研究表明葛根具有降血糖、抗氧化等作用；金银花性凉，药理研究表明金银花具有抗病毒、抗氧化、降血糖、降血脂等功效；茯苓性味甘、平、淡，药理研究表明茯苓具有利尿、保肝、降血脂、提高免疫力等药理作用；枸杞性平，药理学研究表明枸杞具有抗氧化、降血糖、降血脂、增强机体免疫力等功效；沙棘性温，药理学研究表明沙棘具有抗氧化、保肝、抗心血管疾病、抗衰老、增强免疫等功能；山楂性温，药理研究表明山楂具有消食健胃、降血糖、降血压等功效；鸡内金性平，药理研究表明鸡内金具有降血糖、降血脂、提高免疫等作用；山药性平，药理研究表明，山药具有改善急性肝损伤、抗氧化、降血糖、保护胃黏膜等作用。除上述性凉、性平等中药外，菊苣与其他药食两用物质的组方配伍有待进一步研究拓展。

4.2 菊苣保健食品剂型

菊苣食品主要有颗粒剂、粉剂、胶囊、片剂、丸剂、液体制剂等，见图3。其中最多的是液体制剂如茶、饮料等，此类液体制剂携带与食用都较为方便，其次是颗粒剂、片剂，粉剂和胶囊专利数量也较多。菊苣保健品剂型种类较多，但液体制剂仍是最受欢迎的剂型。

图3 菊苣保健食品剂型

5 展望

菊苣作为药食两用植物，含多糖类、萜类、黄酮类、酚酸类、香豆素素类等多种化学成分，具有增强免疫力，促进肠道菌群调节、维持血糖健康水平和排铅等多种保健功效。截至目前，菊苣有助于调节肠道菌群的保健品数目最多，其次是有助于维持血糖健康水平和有助于维持血脂（胆固醇/甘油三酯）健康水平保健食品。菊苣作为食药两用植物，虽有较多保健食品和新型食品开发案例，但《保健食品功能检验与评价技术指导原则》（2022年版）发布后，其保健功能开发的方向和重点可能会有一些变化。随着亚健康症状人群不断增多，对于保健品的需求也越来越大，因此调节胃肠功能的保健作用仍有很大前景。此外，新冠疫情的持续存在也将菊苣增强免疫力的保健功能再次纳入研发者的视线。

尽管对菊苣的生物活性研究较多，但数据基于不同的动物种属、体外试验和模型，也由于各实验室间所采用菊苣的基源、提取方法、部位、浓度不同，大部分生物活性的作用机制还有待形成共识。此外，对于菊苣不同有机溶剂提取物的风险评估也应作为后期功能食品开发需要考虑的方面。因此，菊苣的开发仍需更多前瞻性的研究，应结合新资源食品开发的思路和模式，加速多元化产品上市。